藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊立焊單面焊雙面成形焊接操作技術(shù)要點(diǎn)

朱錫霞

【摘要】藥芯焊絲具有焊接工藝性能好、焊縫質(zhì)量高、對(duì)鋼材的適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景。本文主要介紹了低碳鋼板材的藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊立焊單面焊雙面成形的焊接操作技術(shù)要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】藥芯焊絲；CO2氣體保護(hù)焊；單面焊雙面成形

20世紀(jì)50年代末、60年代初美國已開始使用藥芯焊絲，并被廣泛地用于重型機(jī)械、建筑機(jī)械、橋梁、石油、化工、核電站設(shè)備、大型發(fā)電設(shè)備及采油平臺(tái)等制造業(yè)中，并取得了很好的效果。

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國生產(chǎn)藥芯焊絲的技術(shù)和質(zhì)量得到了不斷提高，應(yīng)用范圍也不斷地?cái)U(kuò)大，以船舶制造和海洋結(jié)構(gòu)行業(yè)使用藥芯焊絲量為最大。藥芯焊絲是繼焊條電弧焊和實(shí)芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊的又一個(gè)被廣泛應(yīng)用的焊接方法。

藥芯焊絲的單面焊雙面成形操作技術(shù)，近年來被世界技能大賽、國內(nèi)各類技能大賽列為競(jìng)賽的考核項(xiàng)目之一，它是電弧焊難度較大的一種操作技術(shù)。盡快地掌握單面焊雙面成形技術(shù)的操作要領(lǐng)和技巧，這也是每個(gè)參加技能考試、技能競(jìng)賽的指導(dǎo)教師及學(xué)生十分關(guān)心的問題。

2.藥芯焊絲電弧焊的特點(diǎn)及應(yīng)用

藥芯焊絲也稱為管狀焊絲，是利用薄鋼板卷成圓形鋼管或異形鋼管，或用無縫鋼管，在管中填滿一定成分的藥粉，經(jīng)拉制而成的焊絲?？赏ㄟ^調(diào)整藥芯添加物的種類和比例，很方便地設(shè)計(jì)各種不同用途的焊接材料，因?yàn)樗暮辖鸪煞挚伸`活方便的調(diào)整，所以藥芯焊絲的許多品種是實(shí)芯焊絲無法冶煉和軋制的。

2.1特點(diǎn)

藥芯焊絲電弧焊與氣體保護(hù)焊非常相似，差別在藥芯焊絲采用的是管狀焊絲，其中裝有粒狀的焊劑。藥芯焊絲是很有發(fā)展前途的新型焊接材料，與實(shí)芯焊絲相比藥芯焊絲有如下優(yōu)缺點(diǎn)。

2.1.1優(yōu)點(diǎn)：

⑴ 采用氣渣聯(lián)合保護(hù)，焊縫成形美觀，電弧穩(wěn)定性好，飛濺少易脫渣、焊道成形美觀。

⑵ 焊絲熔敷速度快，熔敷效率（大約為85%～90%）和生產(chǎn)效率都較高（比焊條電弧焊高3～5倍）。

⑶ 焊接各種鋼材的適應(yīng)性強(qiáng)，通過調(diào)整焊劑的成分與比例可提供要求的焊縫金屬化學(xué)成分。

2.1.2缺點(diǎn)：

⑴ 焊絲制造過程復(fù)雜。

⑵ 煙霧大，焊接時(shí)煙霧較實(shí)芯焊絲大。

⑶ 焊絲外表容易銹蝕，粉劑易吸潮，因此對(duì)焊絲的保存-管理的要求更為嚴(yán)格。

⑷ 焊渣多，較實(shí)芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊多，故多層焊時(shí)要注意清渣、防止產(chǎn)生夾渣缺陷。

2.2應(yīng)用

藥芯焊絲電弧焊即可用于半自動(dòng)焊，又可用于自動(dòng)焊，但是通常用于半自動(dòng)焊。采用不同的焊絲和保護(hù)氣體相配合可以進(jìn)行平焊、立焊、仰焊和全位置焊。

藥芯焊絲可用于焊接各類的結(jié)構(gòu)鋼，包括低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼、低溫鋼、不銹鋼、耐熱鋼及耐磨堆焊等。

3.藥芯焊絲立焊的單面焊雙面成形焊接工藝

單面焊雙面成形技術(shù)是在重要焊接結(jié)構(gòu)制造過程中，即要求焊接接頭完全焊透，以滿足受壓部件的質(zhì)量和性能要求。但由于構(gòu)件尺寸和形狀的限制，如小直徑容器、管道等在背面無法進(jìn)行施焊，只能在容器或管道外側(cè)施焊。單面焊雙面成形技術(shù)，以特殊的操作方法，在坡口的正面進(jìn)行焊接，焊后保證坡口正反兩面都能得到均勻整齊、成性良好，符合質(zhì)量要求的焊縫。主要操作方法有斷弧焊和連弧焊。

3.1焊前準(zhǔn)備

3.1.1焊接材料

焊材選用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊藥芯焊絲（FCAW136），E501T-1規(guī)格Φ1.2mm；

母材：Q235A，尺寸300mm×125mm×12mm，V型坡口60°，如圖2-1所示；

焊接電源：NB-350（A160-350）；

3.1.2坡口的清理

首先用手錘將兩塊試件校平，再用電動(dòng)角向磨光機(jī)將坡口和靠近坡口上、下兩側(cè)20mm內(nèi)的鋼板上的油、銹、水分及其它污物打磨干凈，至露出金屬光澤為止。打磨范圍如圖2-1所示。

3.1.3裝配及定位焊要求

鈍邊的大小可以直接影響電弧是否能深入到焊縫的根部，使根部焊透，獲得較好的焊縫成形和焊接質(zhì)量，

裝配間隙是背面焊縫成型的關(guān)鍵參數(shù)，間隙過大，容易燒穿，間隙過小不易焊透。

裝配尺寸及要求（表2-1）

表2-1裝配尺寸

坡口角度（0） 裝配間隙（mm） 鈍邊

（mm） 反變形量（0） 錯(cuò)邊量（mm）

60 始焊端 35

終焊端 40 0～0.5 2～3 ≤0.5

定位焊所用藥芯焊絲與正式焊接時(shí)牌號(hào)相同。定位焊位置應(yīng)在正面的兩端處，長度為8～10mm，為防止在焊接過程中收縮，始焊端可少焊一些，終焊端應(yīng)多焊一些，防止造成未焊段坡口間隙收縮變窄而影響焊接。

定位焊縫質(zhì)量要求：必須焊牢，保證熔合良好，無氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，焊道不易太高。因此，定位焊所用電流可比焊接電流大10%～15%。如圖2-3所示定位焊的位置。

為了保證焊件焊后沒有角變形，焊前焊件要預(yù)置反變形，反變形角量θ=2°～3°

3.2工藝參數(shù)的選擇

根據(jù)焊接工藝參數(shù)選擇的原則，鋼板厚度為12mm開V型坡口，焊接層次分為三層：打底層、填充層、蓋面層。具體參數(shù)如表2-2。

表2-2 CO2氣保焊（藥芯焊絲）立焊焊接工藝參數(shù)

焊道層次 焊絲直徑/mm 焊接電流/A 焊接電壓/V 焊絲伸出長度/mm 氣體流量/（L/min）

打底層 Φ1.2 145-150 20-20.5 8-10 12-15

填充層 145-150 20-20.5

蓋面層 160-170 22-22.5

3.3焊接要點(diǎn)

3.3.1打底層焊接

打底層的焊接是單面焊雙面成形技術(shù)焊接操作的關(guān)鍵，操作不當(dāng)易造成背面成形凹陷和咬邊等缺陷。

打底層焊接按操作方法不同分為：連弧焊和斷弧焊兩種方法。

⑴連弧焊打底：采用較小的工藝參數(shù)，始終保持電弧連續(xù)施焊。對(duì)焊工的操作技能要求較高，操作過程中要運(yùn)條平穩(wěn)、均勻，操作不當(dāng)，焊縫背面易造成未熔合、未焊透等現(xiàn)象。另外，對(duì)坡口加工及裝配質(zhì)量要求也較高，在實(shí)際生產(chǎn)中有一定的局限性。

⑵斷弧焊打底：采用工藝參數(shù)較連弧焊大一些，焊接過程中，通過電弧反復(fù)交替燃燒與熄滅，從而控制熔池的溫度、形狀和位置，以此獲得良好的背面成形和內(nèi)部質(zhì)量。斷弧焊采取的坡口鈍邊、間隙都略大于連弧焊，施焊過程中更顯得靈活和適用，也易掌握。

斷弧焊操作要領(lǐng)歸納為：一看、二聽、三準(zhǔn)：

看：觀察熔池形狀和熔孔大小、形狀，并保持一致。

聽：注意聽電弧擊穿坡口根部發(fā)出的“噗噗”聲，如沒有這種聲音則表示沒焊透。

準(zhǔn)：施焊時(shí)熔孔的端點(diǎn)位置要把握準(zhǔn)確，使后一個(gè)熔池與前一個(gè)熔池搭接2/3左右，用電弧的1/3部分打開新的熔孔，以加熱和擊穿坡口根部。

打底層焊時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

⑴焊接前應(yīng)對(duì)焊接規(guī)范進(jìn)行檢查，防止焊接過程中出現(xiàn)問題；

⑵檢查噴嘴內(nèi)部的飛濺物是否堵塞噴嘴，做到及時(shí)清理；

⑶斷弧或焊接完成后，不要馬上將碰嘴離開熔池或弧坑，防止產(chǎn)生氣孔和縮孔；

⑷焊槍角度略向下。焊絲在熔池的最頂端，斷弧頻率不宜過快。

3.3.2填充層焊接

打底和蓋面之間的焊縫，依據(jù)板厚及坡口的要求，填充焊的焊縫可以是一層或多層焊縫。填充層焊接前應(yīng)將打底層焊縫及坡口表面飛濺物清理干凈。

填充層焊接采用連弧焊，焊槍擺動(dòng)方法采用鋸齒形或反月牙形運(yùn)條，中間快兩邊停留，以保證焊縫兩邊熔合，填充焊的厚度不易過高，距焊件表面相差2.0～2.5mm為宜，有利于蓋面焊。

3.3.3蓋面層焊接

焊前將填充層焊縫表面的熔渣及飛濺物清理干凈。

蓋面層焊接可采用連弧焊或斷弧焊。

⑴采用連弧焊時(shí)，焊接電流可適當(dāng)小一些，運(yùn)條方法和填充層焊基本相同。焊接時(shí)將坡口邊緣線熔合0.5mm，坡口兩邊稍作停留，防止咬邊產(chǎn)生。

⑵采用連弧焊時(shí)，焊接電流、電壓適當(dāng)大一些，從坡口邊緣一邊向另一邊擺動(dòng)，然后熄弧，迅速再引燃電弧，從熄弧這一邊向另一邊擺動(dòng)，使熔池呈橢圓形，向上幅度不宜過大，如此反復(fù)斷弧焊接完成焊縫。收弧時(shí)，待電弧熄滅，熔池凝固后，才能移開焊槍，避免產(chǎn)生氣孔。

4.藥芯焊絲單面焊雙面成形常見的缺陷及防止措施

4.1工藝因素對(duì)單面焊雙面成形焊接缺陷的影響

4.1.1焊接電流

焊接電流大小的選擇是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵，焊接電流過大容易造成咬邊、焊瘤、燒穿等缺陷，特別是在立位和仰位焊接時(shí)焊接熔池難以控制，容易產(chǎn)生焊縫余高超高、焊瘤等缺陷。焊接電流過小使焊縫熔深減小，容易造成未熔合、未焊透、夾渣等缺陷。

4.1.2焊接速度

正確的控制焊接速度對(duì)保證焊接質(zhì)量尤為重要。焊接速度過快，使焊接熔池溫度不夠，容易造成未熔合、未焊透、焊縫成形性不良等缺陷；焊接速度太慢，使焊接熔池溫度過高，容易造成燒穿、焊瘤、背面焊縫余高超高等缺陷。

4.1.3焊絲伸出長度

焊絲伸出長度對(duì)焊縫質(zhì)量起著決定性的作用，焊絲伸出長度過長，飛濺嚴(yán)重，氣體保護(hù)效果較差；伸出長度過短，容易造成飛濺物堵塞噴嘴，影響氣體保護(hù)效果，也影響操作者視線。

4.1.4焊接層次選擇不當(dāng)

藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊單面焊雙面成形焊接層次的選擇對(duì)焊縫質(zhì)量也有一定的影響，每層厚度過大，對(duì)焊縫金屬的塑性有不利的影響，而且焊接過程中熔渣容易倒流產(chǎn)生夾渣和未熔合等缺陷，但是每層厚度過小，卻容易造成焊縫兩側(cè)熔合不良。

4.1.5焊絲的直徑

焊絲直徑過大，在進(jìn)行打底層焊接是焊接熔池難以控制，容易產(chǎn)生焊瘤等缺陷。

4.1.6焊絲角度

焊絲與焊道見得夾角大小容易事背面焊縫產(chǎn)生未焊透、夾渣、脫節(jié)、超高、焊瘤、燒穿等缺陷。

4.2操作不當(dāng)引起的缺陷

4.2.1氣孔

由于CO2氣體的純度較低，周圍環(huán)境有風(fēng)，氣體流量調(diào)節(jié)太小或太大，噴嘴被飛濺物堵塞，焊槍傾角過大，焊絲伸出長度太長或噴嘴太高，焊接區(qū)域油跡、銹跡或氧化皮未清理干凈等原因，均可產(chǎn)生氣孔。

4.2.2未焊透

由于坡口加工或裝配不當(dāng)，即坡口角度太小、鈍邊太大、間隙太小、錯(cuò)變量太大等都會(huì)引起未焊透。

焊接參數(shù)不合適，即焊接電流太小，焊槍的傾角太大都會(huì)引起未焊透。

焊接電弧位置不對(duì)，未對(duì)準(zhǔn)坡口中心，焊槍擺動(dòng)時(shí)電弧偏向一側(cè)，電弧在坡口面上停留的時(shí)間太短，引起未焊透。

4.3預(yù)防措施

4.3.1認(rèn)真做好焊前準(zhǔn)備工作，焊前正確調(diào)整好保護(hù)氣體的流量、使保護(hù)氣體能均勻地、充分地保護(hù)好焊接熔池，防止空氣滲入，避免產(chǎn)生氣孔。

4.3.2徹底清理坡口邊緣油跡、銹跡、污跡和水分等；合理選擇焊接電流和焊接速度；嚴(yán)格按規(guī)定保管焊材，不使用銹蝕的焊絲。

4.3.3選擇合理的焊接工藝參數(shù)，焊接過程中注意焊槍傾角及焊絲伸出長度的控制，防止氣孔、未焊透等缺陷的產(chǎn)生；做好層間焊道的清理工作。

4.3.4正確選擇焊件坡口尺寸、裝配間隙、鈍邊。為防止未熔合，坡口度數(shù)600為宜；合理選擇焊接電流和焊接速度，防止未焊透或未熔合等缺陷產(chǎn)生。掌握正確的運(yùn)條方法，仔細(xì)觀察坡口兩側(cè)的熔合。

5.小結(jié)

通過焊接實(shí)習(xí)反復(fù)操作訓(xùn)練，證明藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊立焊單面焊雙面成形操作技術(shù)是可行的。同時(shí)我們也看到了藥芯焊絲焊接的質(zhì)量是由焊接過程的穩(wěn)定性決定的，而焊接過程的穩(wěn)定性，除通過調(diào)節(jié)設(shè)備選擇合適的焊接參數(shù)保證外，更主要的是取決于焊工實(shí)際操作的技術(shù)水平。因此要求焊工必須掌握扎實(shí)的焊接基本操作手法，根據(jù)不同情況，靈活地運(yùn)用技能，從而獲得滿意的焊接效果。

參考文獻(xiàn)

[1]焊工取證上崗培訓(xùn)教材.機(jī)械工業(yè)出版社.2008.

[2]《藥芯焊絲及應(yīng)用》.何少卿.化學(xué)工業(yè)出版社.2009.